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ZigBee网络发射接收电路

作者:dolphin时间:2016-09-26

这是MCl3192应用于ZigBee网络终端设备典型应用电路。要发送的信号从MCU通过SPI口传送到MCl3192中,经过扩频O-QPsK调制到载波后通过发通路从天线发射出去。从天线来的射频信号经过收通路传送到Mcl3192中,经过解调、解扩得到原始的数据,再通过SPI接口传送到MCU,MCU同时提供对收发通路切换的控制。


电路中的。MCl3192射频信号采用差分输入输出的方法,天线采用的是与输入输出相匹配的平衡印制线天线,当然,从实际设计需要出发也可以使用芯片天线来替代印制线天线。从天线接收的射频信号通过由L3和c12组成的窄带匹配网络和单刀双掷开关μPG2120TK-E2后传送到变压器z1上,由z1将其分解为两路差分信号传送到Mcl3192芯片的两个射频信号输入管脚RIN_M和RIN_P上;要发射的两路射频信号从芯片的两个射频信号输出端PAO_P和PAO_M输出,经过变压器z2后合成一路信号,通过单刀双掷开关μPG2120TK-E2和由L3和c12组成的窄带匹配网络后传送到天线上发射出去。
需要注意的是芯片的PAO+和PAO-管脚需要和芯片的V.DDA相连,在电路中是通过变压器z2将它们相连的。

考虑到晶体振荡器对通信质量的影响,在印制板排版时应将晶体振荡器的位置尽可能地靠近Mcl3192芯片的XTALl和xTAL2管脚。电容c5、C6的值应该与晶体振荡器负载电容相一致,MCl3192芯片指定的晶振频率为16MHz,稳定度需要在±40ppm之间。

芯片的VDDA、VDDL0l、VDDL02、vDDD、VDDVCO管脚是芯片内部电源管理部分的输出,用来向芯片的其他部分供电。在实际应用中对这几个输出的旁路电容的要求比较严格,在设计印制板的时候同样应该将它们的旁路电容的位置尽量靠近相应的输出管脚。

芯片通过标准的四线sPI接口与MCU相连,SPI接口可以在8MHz或者更小的频率下工作就可以满足芯片的使用要求。芯片可以通过cLKO管脚向MCU输出时钟信号,该时钟是通过SPI接口编程控制的,它的默认值为32.786kHz(16MHz/488)。将芯片的ATTN管脚与MCU的一个GPIO相连使得MCU可以很容易地控制芯片的工作模式。当然也可以通过开关等外加电路来对工作模式的控制进行扩展以满足实际需要。在实例中,MCU通过一个GPlO口和芯片的RXTXEN管脚相连,用来初始化芯片的收发操作。芯片也可以将该管脚设置为高电平,通过SPI编程来初始化芯片的收发操作。MCU通过一个GPIO口和芯片的RST管脚相连,用以在必要的时候对芯片进行复位操作。

MCU的选取

MCl3192芯片只是ZigBee技术平台解决方案的一个组件,在具体的实现中必须根据实际需要选择合适的处理设备,所选择的处理设备必须集成支持:IEEE802.15.4MAc和ZigBee软件,才能构成完整的解决方案。考虑到与MCl3192良好的兼容性和较好的技术支持,可以优先考虑使用飞思卡尔提供的适合ZigBee技术的处理设备。飞思卡尔推出的HCS08系列是最新的8位MCU,其工作电压为1.8V。HCS08系列的性能与许多16位MCU相当,但功耗很低。将其和MCl3192配合使用可以大幅度地延长电池寿命,提高工作性能。该系列共有四款芯片,它们分别是MC9S08GB32/GB60/GTl6/GT60。

对于处理设备集成的软件,设计者可以根据自己的需要参考MCl3192使用手册编写,也可以采用飞思卡尔已经编写好的MAC层软件。飞思卡尔开发的IEEE802.15.4MAC软件作为ZigBee平台解决方案的一部分,符合协议标准,其体积很小,这样将其集成到MCU上只占很小的存储空间。该软件具有以下特点:可支持对等的、星状和网状网络拓扑;可支持可选的上层z-StackZigBee;省电模式(休眠、应用可配置);安全性好;载波侦听多点接入/冲突,避免(CSMA-cA)通道访问;可选的带信标的超帧结构;有保证的时间槽(GTs)机制。



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